反刍动物有效纤维评价体系及需要量

１０ 期
姚军虎等：反刍动物有效纤维评价体系及需要量
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１９．００ ｍｍ） 或 ３ 个筛层（１．１８、８．００ 和 １９．００ ｍｍ） ， 一般认为 １．１８ ｍｍ 以上筛层的 ＮＤＦ 能有效刺激 动物的咀嚼 活 动。 ＰＳＰＳ 体 系 计 算 的 ｐｅＮＤＦ 主 要 基于 ３ 个假设：１） 不同筛层饲料 ＮＤＦ 含量一致； ２）１．１８ ｍｍ 不同筛层的 ＮＤＦ 对咀嚼活动的刺激能 力相同；３） 不同饲料来源的 ＮＤＦ 韧性相同。 由于其操作简单，获取和分析数据方便，可用 于评 定 全 混 合 日 粮 （ ＴＭＲ ） 的 混 合 均 匀 程 度。 ＰＳＰＳ 体系在 北 美 地 区 及 我 国 得 到 较 为 广 泛 的 应 用，但其基本假设存在一定的局限。 ＰＳＰＳ 体系主 要应用于混合均匀的 ＴＭＲ，在该情况下各筛层的 ＮＤＦ 含量基 本 一 致，但 有 研 究 表 明， ＰＳＰＳ 各 筛 层 ＮＤＦ 含 量 差 异 较 大， Ｂｈａｎｄａｒｉ 等［９］ 发 现， ＴＭＲ 各 筛层 ＮＤＦ 含量分别为 ５３．９％ （ １９．００ ｍｍ） 、３４．４％ （８．００ ｍｍ） 、２９． ３％ （ １． １８ ｍｍ） 和 ３４． ６％ （ 筛底） ； 赵向辉［１０］ 也 发 现，ＰＳＰＳ 各 筛 层 ＮＤＦ 含 量 并 不 一 致。 因此，通过检测每个筛层的 ＮＤＦ 含量计算的 ｐｅＮＤＦ 更为准确。 １．１８ ｍｍ 以上筛层刺激动物咀 嚼活动 的 能 力 是 否 相 同， 目 前 并 无 定 量 的 数 据。 研究表明，在保证饲粮 ｐｅＮＤＦ１．１８ 含量一致情况下， 改变 １．１８ ｍｍ 以上筛层饲料颗粒分布对奶牛每公 斤 ｐｅＮＤＦ１．１８ 采 食 量 的 咀 嚼 时 间 无 影 响［１１－１２］ 。 而 Ｃａｏ 等［１３］ 对 奶 山 羊 的 研 究 发 现， 尽 管 饲 粮 ｐｅＮＤＦ１．１８ 含量一 致，但 １． １８ ｍｍ 以 上 分 布 不 同 刺 激 咀 嚼 活 动 有 差 异 （ ３． ９８ ｖｓ． ２． ６５ ｍｉｎ ／ ｇ ｐｅＮＤＦ１．１８ ） 。 是否 山 羊 和 奶 牛 的 咀 嚼 活 动 对 饲 粮 颗粒分布的影响存在差异尚不清楚。 Ｃａｏ 等［１３］ 通 过对奶山羊饲喂不同酸性洗涤纤维（ ＡＤＬ） 含量的 黑麦草发现，高 ＡＤＬ 含量的黑麦草比低 ＡＤＬ 含 量 的 黑 麦 草 更 能 促 进 咀 嚼 活 动 （ ４． ０５ ｖｓ． ３．９１ ｍｉｎ ／ ｇ ｐｅＮＤＦ１．１８ ） ， 这 表 明 不 同 饲 料 ＮＤＦ 的 韧性并不相同。 １．２ 咀嚼指数体系 Ｎｏｒｆｏｒ 体系中的咀嚼指数是评价饲粮纤维物 理有效性的另一种方式［８］ ，该体系将每种饲 料 的 纤维物理有效性均表示为咀嚼指数，计算为采食 指数（ ＥＩ） 和反刍指数（ ＲＩ） 之和（ 表 １） 。 其中采食 指数由饲料的 ＮＤＦ 含量和采食长度因子（ ｓｉｚｅ＿Ｅ⁃ ｆａｃｔｏｒ，Ｅ） 决 定； 而 反 刍 指 数 取 决 于 饲 料 ＮＤＦ 含 量、咀嚼长 度 因 子 （ ｓｉｚｅ ＿ Ｒ⁃ｆａｃｔｏｒ， Ｒ） 和 韧 性 因 子 （ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｆａｃｔｏｒ，Ｈ） 。 其 中 韧 性 因 子 主 要 反 映 纤 维抵抗动物咀嚼活动破坏其结构的能力。 与 ＰＳＰＳ 体系相比，咀嚼指数体系特点是将动物的采食时
２ 确定反刍动物物理有效纤维需要量的 方法
剂量－响应方法是评定动物营养需要量的经 典方法，其 原 理 为 饲 粮 中 某 一 营 养 参 数 水 平 使 生 产性能或相关的生理参数达到预期范围或出现拐 点，该水平的营养参数即为其营养需要量［１４］ 。 目 前，关于反 刍 动 物 有 效 纤 维 需 要 量 研 究 主 要 采 用 ＰＳＰＳ 体 系， 在 自 变 量 的 选 择 上 包 括 ｐｅＮＤＦ１．１８ 、 ｐｅＮＤＦ８．００ 和 ＦＮＤＦ 等参数。 由于饲粮有效纤维主 要通过影响动物的咀嚼活动改变瘤胃内环境、粗 饲料消化及乳脂率等，这些指标通常作为响应参 数［１５］ 。 同时，粗饲料的比例和颗粒长度影响瘤胃 充盈程度和物理饱感，纤维的长度有效性会影响 动物的干物质采食量（ ＤＭＩ） ，该变量也是评定饲 粮有效纤维需要量的重要参数［１］ 。 饲粮 ｐｅＮＤＦ 仅能反映饲粮中和酸的能力，不 能充分体现饲粮非纤维性碳水化合物（ ＮＦＣ） 的产
（１．西北农林科技大学动物科技学院，杨凌 ７１２１００；２．兰州大学草地农业科技学院，兰州 ７３００２０）
摘 要： 饲粮有效纤维在反刍动物的消化活动中发挥着重要作用，对稳定瘤胃内环境、保证瘤 胃健康和动物高产具有重要意义。 但目前对反刍动物饲粮有效纤维的推荐量和推荐形式并不 明确。 本文拟从纤维物理有效性评价体系、有效纤维需要量评价方法及推荐形式等方面进行总 结，系统比较宾州筛体系和咀嚼指数体系的差异，为生产中合理应用不同体系提供理论参考。 关键词： 物理有效纤维；需要量；奶牛；山羊；Ｍｅｔａ 分析 中图分类号：Ｓ８２３；Ｓ８２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０１４）１０⁃３１６８⁃０７
不同参数在反映饲粮缓冲能力、产酸潜力、饲粮结 构以及动物咀嚼活动和发酵模式等方面存在差异 （表 ２）。 因此，在选择自变量前应首先确定拟优 化的生理参数。
表 １ 咀嚼指数体系计算方法 Ｔａｂｌｅ １ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＣＩ ｓｙｓｔｅｍ［８］
项目 Ｉｔｅｍｓ
颗粒长度 ＴＣＬ ／ ｍｍ 采食长度因子 Ｓｉｚｅ＿Ｅ ｆａｃｔｏｒ（ Ｅ） 咀嚼长度因子 Ｓｉｚｅ＿Ｒ ｆａｃｔｏｒ（ Ｒ） 韧性因子 Ｈａｒｄｎｅｓｓ ｆａｃｔｏｒ（ Ｈ） 采食指数 ＥＩ ／ （ ｍｉｎ ／ ｋｇ ＤＭ） 反刍指数 ＲＩ ／ （ ｍｉｎ ／ ｋｇ ＤＭ） 咀嚼指数 ＣＩ ／ （ ｍｉｎ ／ ｋｇ ＤＭ）
间和反刍时间分别与饲粮相关物理结构建立回归 关系，分别预测采食指数和咀嚼指数，并且在预测 模型中考虑了韧性因子（表 １）。 在咀嚼指数体系中，采食指数仅与粗饲料的 长度有关，与韧性无关，默认精饲料的采食长度因 子为 ０，反刍指数受饲粮精料和粗饲料的影响，但＜ ２．００ ｍｍ 的 精 料 的 长 度 因 子 为 ０，而 对 于 颗 粒 长 度＞２．００ ｍｍ 的精料和粗饲料，其韧性取决于不可 降解 ＮＤＦ（ ｉＮＤＦ） 占饲粮 ＮＤＦ 的比例。 该体系的 特点是针对每一种原料均有独立的咀嚼指数，根 据该种原料占饲粮的比例预测出整个饲粮的咀嚼 指数。 同时，该体系为确定饲粮结构对饲料纤维 降解的影响提出了瘤胃负荷指数（ ＲＬＩ） 这一参数， 计算公式为：
动物营养学报 ２０１４，２６（１０） ：３１６８⁃３１７４
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ
ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０１４．１０．０３１
反刍动物有效纤维评价体系及需要量
姚军虎１ 李 飞１，２∗ 李发弟２ 孙菲菲１
反刍动物在进化过程中形成了独特的消化结 构，其前胃系统栖居着大量微生物，能够消化富含 纤维素和半纤维素的植物性饲料［１］ 。 饲粮纤维在 反刍动物生产活动中发挥多种生理功能，包括维 持瘤胃 功 能、 维 持 乳 脂 率 及 保 证 动 物 健 康 等［２］ 。 饲粮一定长度（ ＞ １． １８ ｍｍ） 的纤维可有效刺激动 物的反刍活动、唾液分泌、瘤胃蠕动及维持瘤胃内 容物的两相分层，这些功能可有效稳定瘤胃内环 境并降低 亚 急 性 瘤 胃 酸 中 毒 （ ＳＡＲＡ） 的 风 险［３］ 。 保证反刍动物饲粮足够的有效纤维是维持动物健 康及高产的重要营养因素。 目前的饲料营养评价 体系多采用化学分析方法评定营养价值，不能反 映饲料的长度和韧性等物理性状的营养学意义。 ＮＲＣ（ ２００１） ［４］ 仅 推 荐 饲 粮 粗 饲 料 中 性 洗 涤 纤 维 （ ＦＮＤＦ） 含 量， 并 未 考 虑 饲 料 的 颗 粒 长 度 这 一 指 标。 有学者提出物理有效中性洗涤纤维（ ｐｅＮＤＦ） 这一 营 养 参 数 用 于 评 定 饲 料 纤 维 的 物 理 有 效 性［５］ 。 近年来该领域的研究取 得 较 多 重 要 结 果， 丰富了纤维物理有效性评定体系的意义和内涵。 由于评定体系较多，独立研究提出的需要量结果 并不一致。 因此，有必要综合该领域研究结果，为 确定反刍动物饲粮合理的有效纤维含量提供理论 依据。
精料 Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓ
粉碎 Ｇｒｏｕｎｄ
细粉 Ｆｉｎｅｌｙ
粗粉 Ｃｏａｒｓｅｌｙ
碾压 Ｇｒｏｕｎｄ
牧草及副产物 Ｆｏｒａｇｅｓ ａｎｄ ｂｙ ｐｒｏｄｕｃｔｓ
切短 Ｃｈｏｐｐｅｄ 长 Ｌｏｎｇ
＜２
２～４
百度文库４～６
６ ～ ４０
＞４０
－
－
－ １－０．５２×ｅｘｐ（ －０．０７８×ＴＣＬ） １
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动 物 营 养 学 报
２６ 卷
酸能力，有 学 者 提 出 以 二 者 相 对 变 化 值 作 为 确 定 饲粮 有 效 纤 维 需 要 量 的 依 据， 包 括 ＦＮＤＦ ／ ＲＤＳ、 ｐｅＮＤＦ ／ ＲＤＳ、 ＮＤＦ ／ ＮＦＣ、 ＦＮＤＦ⁃ＲＤＳ 和 ｐｅＮＤＦ⁃ ＲＤＳ 等［１６－１９］ 。 这些参数作为自变量用来预测瘤胃 发酵和生产性能等参数可提高模型预测精度。 但
ＲＬＩ ＝ （ ＲＤＳ＋糖） ／ （ ＮＤＦ＋果胶） 。 式中：ＲＤＳ 为瘤胃可降解淀粉。 回归结果表明，ＲＬＩ 与瘤胃内 ｐＨ 和纤维降解 率呈显著的负相关，因此 ＲＬＩ 也可作为潜在反映 饲粮物理有效性的营养参数。 与 ＰＳＰＳ 体系相比，咀嚼指数体系在评价饲料 的物理有效性时充分考虑了原料的韧性因子，但 其默认不同饲料原料的咀嚼指数是有可加性的， 且无法较为准确评价在混合后或在 ＴＭＲ 制作过 程中咀嚼指数的变化。 这 ２ 种体系在纤维韧性的 检测及有效纤维可加性的验证方面有待研究。
１ 饲粮纤维物理有效性评价方式及体系
一般认为，粪便中的纤维颗粒是经瘤胃逃逸 的内容物部分，这部分纤维很快逃离瘤胃，不能有 效刺激咀嚼活动［５］ 。 Ｃａｒｄｏｚａ 等［６］ 检测了饲喂 ４０ 种不同饲粮奶牛粪便中纤维长度，发现 ３． ３５ ｍｍ 以上筛层的 粪 便 颗 粒 比 例 ＜ ５％ ， 粪 便 颗 粒 主 要 分 布在 ０．４０ ～ １．２０ ｍｍ 筛孔之间。 Ｐｏｐｐｉ 等［７］ 研究表 明，１．１８ ｍｍ 筛层以上的饲料颗粒能够在山羊和奶 牛的瘤胃中长时间存留。 这些结果暗示，瘤胃中＜ １．２０ ｍｍ 的饲料颗粒可快速通过瘤胃，不能有效 地刺激反刍活动。 目前，多种方式用于评价饲粮 纤维的物理有效性，其中以宾州筛（ ＰＳＰＳ） 为工具， 通过 评 价 饲 粮 颗 粒 分 布 并 结 合 中 性 洗 涤 纤 维 （ ＮＤＦ） 含量计算的 ＰＳＰＳ 体系，和以纤维含量、长 度和韧性来确定的咀嚼指数（ ＣＩ） 体系（ 或 Ｄａｎｉｓｈ 体系） ［８］ 应用最为广泛，二者在评价纤维物理有效 性上各有特点。 １．１ ＰＳＰＳ 体系 ＰＳＰＳ 体系将纤维物理有效性表示为 ｐｅＮＤＦ， 计算为 ＰＳＰＳ １．１８ 或 ８．００ ｍｍ 以上筛层 ＮＤＦ 占饲 粮干物质的比例，分 别 以 ｐｅＮＤＦ１．１８ 和 ｐｅＮＤＦ８．００ 表 示。 ＰＳＰＳ 一 般 包 括 １ 个 筛 底， ２ 个 （ ８． ００ 和
收 稿 日 期 ：２０１４ － ０８ － １３ 基金项目：国家科技支撑计划（ ２０１２ＢＡＤ１２Ｂ０２） ；科技部国际科技合作与交流专项（ ２０１０ＤＦＢ３４２３０） 作者简介：姚军虎（ １９６２—） ，男，陕西宝鸡人，教授，博士生导师，主要从事反刍动物营养研究。 Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｙａｏｊｕｎｈｕ２００４＠ ｓｏｈｕ．ｃｏｍ ∗同等贡献作者